摘要：电气产品在当今社会占有率非常高，然而电气产品工作原理仍会存在电磁干扰问题，给产品周围电子装置的正常化运行带来一定影响，这是必须解决的一个重要问题。为了实现抗干扰目的，需要采用适合、科学的抑制手段，安全预防电磁干扰，保持电气产品正常运行。电磁兼容性在何时处理需要仔细分析，针对电路设计过程中涉及元器件选型、地线设计、滤波设计等多方面来具体阐述，电气产品电磁兼容设计中必须注意的关联点及详细实施方案。
关键词：电磁兼容；地线设计；屏蔽；滤波
引言
在电气产品中应用电磁兼容性技术的目的在于保障电气产品在特定的电磁环境条件中可正常运作及发挥其应有功能，并且在电磁环境中将电磁骚扰影响降至最小。电磁兼容性设计可从指标分配以及功能分块两大方面来展开，首先要依据相关标准以及规定要求，将这个产品电磁兼容性指标要求，把其细化分为产品级的、模块级的、电路级的、元器件级等多个指标规定；而后依照各个等级需要实施的功能要求以及电磁兼容性指标要求，一级一级展开设计，采用相应的防护举措等。
1产品电磁兼容性设计需注重的关键点
1.1电兼容性工作的时期
从实际开发角度来讲，若将电磁兼容性问题不是在电气产品研发阶段内处理好，而是在产品定型阶段再采用某技术处理，其增加的费用将是研发阶段的10倍；若电磁兼容性问题直到大规模生产阶段再研究解决，据此增加的费用将会为研发阶段的100倍，最后直到使用该类电气产品者发现问题再解决，由此增加的成本将是研发阶段的1000倍。所以，若在设计电气产品同时考虑到电磁兼容性问题，就可将80%~90%的电磁兼容性难题处理的更好。若未考虑电磁兼容影响，仅按照一般性技术进行原理性研究解决，等产品成型后在进行电磁兼容性测试，发现问题再一一解决问题，这种解决办法不只是造成问题解决难度的增加，还让人力、物力极大浪费，影响电气产品交付时间，同时增加电气产品设计风险。从这可知，对于任一电气产品来讲，在短期内进行电磁兼容性测试与设计非常有必要。
1.2有源器件选取和电子电路分析
在完成电气产品的电路功能设计后，应该对各种有源器件与电子电路进行特定环境的测试与分析，尤其要关注极易产生干扰作用器件及电路。通常情况来讲，高速逻辑电路、高速时钟电路、视频电路与某些含有电接点的电器等都是电磁干扰源，而这些电子电路以及微处理器、低电平模拟电路等电气元件也极易被干扰而产生误动作；组合逻辑电路、线性电源以及功率放大器等，则不易受骚扰。
模拟电路是有特定的接收带宽，如果电磁骚扰的有效频带全比例或者小比例地落在模拟电路的接收带宽内，则骚扰就被接收并迭加在有用信号上，参与其中一同进入模拟电路，当骚扰和有用信号相比非常大时、就会极大影响电气装置的正常运行。模拟电路的高频振荡也是形成一定的骚扰源的原因之一，因此，需要精准选取相位以及反馈，以此来降低振荡带来干扰。
因为数字电路是在脉冲环境下进行，它的高频分量可上升至几百兆赫，甚至会超过。除此之外，外界骚扰脉冲也是影响数字电路产生误操作的主要因素之一。因此，数字电路既可以作为骚扰源，又极易受外界干扰源的骚扰。选择使用比较低的脉冲重复频率以及比较缓慢的上升/下降沿，可以减少数字电路工作过程中产出的电磁骚扰的概率。因为只有当骚扰脉冲达到一定强度（规定数值），才会让数字电路错误操作，此种“容许程度”即为敏感度极限数值，其中包含直流噪声容限、交流噪声容限以及噪声能量容限。CMOS与HTL电路有着比较高的噪声容限，应该当做优选来采用。应该对有源器件的电磁骚扰发射特征与敏感特征展开一定程度的选择，将骚扰源电路，容易遭受骚扰作用的电路展开种类分离以及归纳，以此降低两者之间的作用，这样做方便采用防护举措来达到保障正常运作。
1.3产品地线设计
电气产品设计过程之中，地线有关设计可作为最重要一环，通常情况下来讲起设计难度也是设计阶段中最大的一项。“地线”作为信号流回源的低阻抗通道，可选择专用的回线，也可选择接地平面，有些时候能使用电气产品的金属表层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆“地线”的电阻在理论研究上可看作零，各个接地点未形成电位差。但是具体在电气产品中，理论的零电阻的“地线”是没有的，任何“地线”既有电阻又有电扰，如果有电流经过，必将发生压降现象，使得地线上的电位不稳定，并不是每一处位置表现为零电位，两个不一样的接地位置就有一定的地电压差。所以，如果电路多点接地、电路间有信号关联时，就极易形成地环路干扰，并且在信号连线中发生共模电流，和有用信号相互作用，一同影响负载方，因为电路平衡性被打破，每一根连线上的电流数值均是不一样的，还可能转变成差模干扰电压，以此在电路上产生一定的干扰。
为尽量避免形成地环路，干扰电路正常运作，通常可以使用切断地环路方式来进行。能够把电路板的信号地线和机壳地彼此绝缘，构成浮地形式，但此类做法只对低频环境下有一定成效，反之，成效不大。除此之外，可保持电路平衡性，使得电路之间信号连线上的共模电流是相同的，而不会转变成差模干扰电压。也可能在两个电路之间采用隔离变压器、共模扼流圈或者光电耦合器等原件展开交联，都能可获得特定成效。能够在产品外壳上为滤波器连接器进行安装，其每一根插针或者每一个插扎上均安装了一个低通滤波器元件，能更好低消除由于地环路干扰导致的高频共模电流。除此之外，在多个电路间的连线或者电缆上安装铁氧体磁环，也能够更好过滤消除高频共模干扰。
1.4综合使用接地、屏蔽、滤波等举措
电磁屏蔽，其采用屏蔽体限制电磁波在空间传送的某种举措，把屏蔽体接入地面，可以一同屏蔽磁场与高频电场，不要由于电磁感应导致屏蔽效能降低现象产生。
屏蔽电缆是在导线绝缘层外层再包裹一层金属防波套，其为屏蔽层。屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才可以起到屏蔽作用。骚扰源对电路的干扰，是利用屏蔽层和芯线间的耦合电容实施的。将屏蔽层接入地面，骚扰被短路至地，不可再耦合至芯线上，屏蔽层就达到了屏蔽效果。电缆用在磁场屏蔽中要求屏蔽层两处接地。
电磁骚扰作用于电气产品屏蔽体主要是利用I/O接口与电源线输入口传送。屏蔽体里面的电磁骚扰能够耦合到连接I/O接口的导线及电源线之上，从而形成骚扰电流，传输至屏蔽体外界；与此同时，外界电磁骚扰也能够利用连接至I/O接口的导线以及电源线传导进入屏蔽体，或者利用电磁感应产生骚扰电流达到屏蔽体。基于实现制约骚扰电流流入或流出的目的，维持屏蔽体可发挥优质的屏蔽成效，能够在I/O接口与电源线输入口依次使用滤波器连接器或者馈通滤波器。
2电磁兼容技术在医用电气产品省网实际应用
2.1 电源部分
电源部分直接接触工频电压，因此极易受到干扰．尤其是受到外界电源瞬态或浪涌变化的影响．轻则损坏设备，重则危及患者的生命安全。因此在电源设计时应考虑各种滤波电路和保护电路，如过流、过压、过热保护等．并设计相应检测反馈电路，为电源提供辅助保护。图1为设计后的EMC滤波器电路示意图。
图1 EMC滤波器电路示意图
2.2测量电极
测量电极会引起电磁干扰，在设计电极引线时应做好屏蔽，由于屏蔽层与蕊线之间存在分布电容，也可能引入其他干扰。因此，在不影响测量结果的同时，应尽量减少引线长度。半导电屏蔽心电导联线一双屏蔽心电导联线如图2所示。四芯屏蔽有创血压电缆如图3所示。
图2半导电屏蔽心电导联线一双屏蔽心电导联线 图3四芯屏蔽有创血压电缆
2.3外壳设计
在设计时应采用整体屏蔽，箱体屏蔽面充分咬合，必要时可在接触面附上铜片，增加吻合度。医用电气设备作为精密产品，必须链接地线。如监护仪金属屏蔽外壳如图3所示。
3结束语
综上所述，电气产品的电磁兼容性设计是极其复杂的、系统的一项工程，若产生一些问题会找不到着入点进行解决。但是若能够在设计开始阶段就进行具体规划，多关注上述的几个难题，正确使用防护举措，任何复杂的电磁兼容性设计难题均能够得到很好的解决。
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论文作者:梁观胜,白国军,王记磊,徐东平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/8
标签：屏蔽论文; 电路论文; 电磁论文; 电气论文; 产品论文; 地线论文; 兼容性论文; 《防护工程》2018年第21期论文;